Les plantes sont, pour la plupart, vertes au moins quelque part sur leur corps. La raison pour laquelle ils sont verts est due aux chloroplastes, les organites qui gèrent la photosynthèse. Parfois, une plante peut abandonner la photosynthèse et devenir un hétérotrophe, un organisme qui se nourrit d'ailleurs. Par exemple, certaines plantes sont des parasites. Ils saisissent les nutriments dont ils ont besoin pour grandir en puisant dans une autre plante. D'autres volent la nourriture des champignons.
Plantes du genre Épirixanthe (Polygalaceae) sont un exemple de plante qui puise dans les champignons, un mycohétérotrophe. Les plantes appartiennent à la famille des Milkwort et à un dicotylédone, donc ce n'est généralement pas le type de plante que vous trouverez en tant qu'hétérotrophe. Le Dr Gitte Petersen a expliqué à quel point il était étrange Épirixanthe sont. "Toutes les espèces du genre Épirixanthe sont extrêmement différents de leurs parents les plus proches, qui sont des plantes photosynthétiques vertes normales. En revanche Épirixanthe les espèces sont petites et pâles – vraiment discrètes. Pour une raison inconnue, la mycohétérotrophie est beaucoup plus fréquente chez les monocotylédones et particulièrement bien connue chez les orchidées. Cependant, la mycohétérotrophie s'est également développée dans trois familles d'eudicots : Ericaceae, Gentianaceae et Polygalaceae, cette dernière comprenant Épirixanthe. D'un point de vue évolutif, il est pertinent de comparer tous les groupes évoluant indépendamment qu'ils soient monocotylédones ou non. En comparant des lignées évoluant indépendamment, nous pouvons comprendre des schémas évolutifs communs plutôt que de simplement décrire des traits uniques. »
Pouvoir abandonner la photosynthèse signifie qu'il n'y a pas besoin de vert sur la tige de la fleur. Cela rend la plante pâle et malsaine. Vous pourriez penser que la plante a modifié ses gènes pour réduire la présence de vert, et vous auriez à moitié raison. Gitte Petersen et ses collègues ont examiné l'effet de l'hétérotrophie non pas sur les gènes de la plante, mais plutôt sur les gènes des plastes.
Les cellules végétales sont complexes. La majeure partie de l'ADN se trouve dans le noyau, comme vous vous en doutez, mais pas la totalité. Une partie de l'ADN se trouve dans les mitochondries. Ces organites sont les centrales électriques de la cellule et fonctionnent comme une cellule dans une cellule. Ils ont leur propre ADN et se reproduisent séparément de la cellule végétale dans son ensemble. Un autre organite avec son propre ADN est le chloroplaste.
Le chloroplaste est l'organite qui aide à convertir la lumière du soleil, les gaz et l'eau en nourriture. Lorsqu'une plante tire sa nourriture d'ailleurs, le chloroplaste est excédentaire par rapport aux besoins. Que devient alors son ADN ? Pourquoi le caractère du génome change-t-il radicalement lorsqu'une plante devient hétérotrophe ? Le Dr Petersen dit que la perte de vert est due au manque d'utilisation. « Lorsque les plantes deviennent hétérotrophes, elles n'ont pas besoin de faire elles-mêmes la photosynthèse. Ils volent juste ce dont ils ont besoin à leur hôte ! Comme le génome du chloroplaste abrite un grand nombre de gènes impliqués dans la photosynthèse, ceux-ci ne sont plus nécessaires et se dégradent progressivement. Bien que les génomes des chloroplastes que nous avons vus dans Épirixanthe sont en effet réduites, elles sont encore bien plus grosses et plus intactes par rapport à un mycohétérotrophe monocotylédone, Sciaphila thaïdanica, que nous avons séquencé il y a quelques temps. Cette espèce avait l'un des plus petits génomes chloroplastiques jamais découverts. »
Tandis que le Épirixanthe les auteurs observés étaient devenus mycohétérotrophes, les plantes n'avaient pas réagi de la même façon. Dans leur article, Petersen et ses collègues concluent : « Les plastomes de Épirixanthe se dégradent en grande partie selon le schéma décrit à partir d'autres lignées de plantes mycohétérotrophes et parasites non photosynthétiques. Cependant, il est remarquable que la dégradation se produise à des vitesses très différentes dans les lignées sœurs de ce genre. Petersen a déclaré que la plante était surprenante, paradoxalement, par la divergence et la normalité des génomes des plastes. « Chaque fois que nous séquençons une nouvelle plante hétérotrophe, nous avons l'esprit très ouvert et très peu d'attentes. Ils ne cessent de surprendre. Alors dans Épirixanthe, la surprise était la structure inhabituelle du génome du chloroplaste. Nous n'avions aucune idée que les deux espèces seraient si différentes, mais maintenant que nous avons découvert qu'il serait fascinant de voir à quoi ressemblent les espèces restantes.
«En ce qui concerne le génome mitochondrial, nous avons été très surpris de voir à quel point il est normal. Les plantes ont des génomes mitochondriaux extraordinairement diversifiés, les guis - un autre type d'hétérotrophe - étant parmi les plus étranges. Mais, Épirixanthe n'a tout simplement aucun trait spécial.
Avec si peu de dicotylédones mycohétérotrophes, il pourrait sembler que l'étude de Épirixanthe pourrait être un créneau. Cependant, au lieu de cela, cela promet d'être une autre perspective sur des problèmes similaires rencontrés par d'autres usines. Petersen voit Épirixanthe comme un contraste utile bien au-delà des autres mycohétérotrophes. « Des comparaisons peuvent aussi bien être faites avec les mycohétérotrophes monocotylédones ou encore avec l'autre type de plantes hétérotrophes : les plantes parasites, qui parasitent directement sur une plante hôte. Les plantes parasites qui perdent la photosynthèse présentent des schémas d'évolution des chloroplastes presque complètement similaires. Ainsi, je pense que nous verrons plus d'études rejoignant les résultats d'études sur les plantes parasites et mycohétérotrophes. Mais les avancées scientifiques majeures pourraient provenir d'études de génomes complets. Compte tenu des progrès des techniques de séquençage, nous verrons de plus en plus d'études s'attaquer aux génomes nucléaires complets, posant la question : quelles sont les conséquences évolutives de l'hétérotrophie au niveau génomique ?
